Situation-problème : les sources de lumière

Sciences physiques au collège
Enoncé de la situation problème :
PPeeuutt--oonn ééccllaaiirreerr uunn oobbjjeett ssaannss ddiirriiggeerr llaa llaammppee
ddiirreecctteemmeenntt vveerrss lluuii ??
Niveau : cinquième
Partie du programme : C : la lumière : source et propagation rectiligne.
Connaissance(s) étudiée(s) :
Les lampes sont des sources primaires de lumière, les
objets éclairés sont des objets diffusants.
Durée : Situation problème : 20min ; exploitation 20min.
Matériel :
Par groupe de 2 élèves :
- une lampe de poche (ou une lampe reliée à un générateur, mais il faut pouvoir la
manipuler facilement).
- un petit miroir.
- un carton blanc rigide.
- un petit objet (généralement, les élèves peuvent le fournir. Le plus utilisé : la peluche
accrochée à leur trousse…).
- quelques autres objets suivant la demande des élèves (vitres…).
Déroulement :
Cette situation-problème se déroule en deux temps :
Temps 1 :
Durée
Rôle du professeur
Rôle des élèves
1min Expose la situation-problème aux élèves. Réfléchissent, écrivent la question posée
sur le classeur.
2min
Individuellement : Ecriture de l’hypothèse
de chaque élève et description de
l’expérience qu’ils proposent.
1min
Discussion par groupe de 2 élèves pour
trouver une expérience commune (si
l’hypothèse est différente au sein d’un
même groupe).
5min
Fournit le matériel demandé par les Les élèves réalisent leur expérience,
élèves (dans la plupart des cas, ils schématisent le montage et notent les
demandent
un
miroir,
certains observations.
demandent des vitres, des cartons …).
Circule parmi les groupes pour les aider
et les encadrer.
2min
Interroge les élèves et demande leurs
solutions. La solution commune est
adoptée par la classe : il y a de grandes
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chances que se soit le miroir.
Temps 2 :
Durée
Rôle du professeur
1min Nouvelle
situation-problème :
le
professeur pose la même question de
départ, mais cette fois, les élèves n’ont
pas le droit d’utiliser la miroir !
Rôle des élèves
1min
Discussion par groupe de 2 élèves pour
trouver une nouvelle solution.
5min
Fournit le matériel demandé par les Les élèves réalisent leur nouvelle
élèves, peut les aider en leur donnant expérience, schématise le montage et
directement le carton blanc…
note les observations.
Circule et encadre.
2min
Mutualisation des résultats : les solutions Les élèves
communes sont écrites au tableau :
commune.
notent
la
conclusion
- le miroir.
- le carton blanc.
Exploitation:
Conclure : on peut éclairer un objet sans diriger la lampe directement vers lui
en utilisant :
- soit un miroir
- soit un carton blanc (ou clair).
Donner ensuite la définition d’une source de lumière : c’est un objet qui envoie
de la lumière.
Discuter ensuite pour savoir si le carton blanc est une source de lumière.
Comme le carton a bien éclairé l’objet de la situation-problème, les élèves
admettent que oui. Le carton éclaire car il renvoie la lumière dans toutes les
directions : il diffuse la lumière.
Ensuite : dire que le miroir, lui en revanche ne sera pas considéré comme une
source de lumière car il n’envoie pas de lumière, il dévie simplement la
lumière d’une autre source (contrairement au carton, qui diffuse dans toutes
les directions). C’est cette différence qui peut poser problème aux élèves,
mais généralement ils comprennent la nuance.
Conclusion :
Il existe deux types de sources de lumière : les sources primaires qui
produisent et envoie de la lumière et les objets diffusants qui renvoie dans toutes
les directions la lumière d’une autres source.
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Photographies de l’expérience :
La lampes fonctionne, mais elle n’est
pas dirigée vers l’objet (d’ailleurs on
ne le voit pas !).
Pour que les observations soient
bien nettes, l’idéal est de disposer
d’un fond noir.
Un miroir est placé sur le trajet de la
lumière et une partie de l’objet est
éclairé.
Un carton blanc est placé devant la
source de lumière. Celui-ci diffuse un
peu de lumière vers l’objet et se
comporte donc comme une source
de lumière.
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